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Batterie verhagelt E-Autos die CO2-Bilanz

·Lesedauer: 10 Min.

E-Autos sind nicht so klimafreundlich wie angenommen. Zu diesem Ergebnis kommt eine Studie des Vereins Deutscher Ingenieure (VDI). Dafür ist vor allem ein Faktor verantwortlich.

Die Klimabilanz eines Elektroautos ist nach einer neuen Studie schlechter als gedacht. Foto: dpa
Die Klimabilanz eines Elektroautos ist nach einer neuen Studie schlechter als gedacht. Foto: dpa

Die Weichen sind gestellt: Die Politik ebnet Elektroautos den Weg und erzwingt das schleichende Aus für den Verbrennungsmotor. Hauptmotiv ist dabei der Klimaschutz. E-Autos gelten als Null-Emissionsfahrzeuge. Doch der klimafreundliche Schein trügt.

Betrachtet man den ganzen Lebenszyklus, treten gravierende Nachteile der Elektromobilität zutage. Zu diesem Ergebnis kommt eine Studie des Vereins Deutscher Ingenieure (VDI), die dem Handelsblatt vorliegt. „Die Studie belegt, dass es hinsichtlich der CO2-Bilanz von Autos mit Batterieantrieb erhebliche Missverständnisse gibt. Die CO2-Bilanz von Elektroautos ist keineswegs grundsätzlich besser als die CO2-Bilanz von Autos mit Verbrennungsmotor“, sagte VDI-Präsident Volker Kefer dem Handelsblatt.

Solange die Batterien für Elektroautos in Ländern mit hohem Kohlestromanteil produziert würden, seien Autos mit Verbrennungsmotor „mit deutlichem Abstand die klimafreundlichere Wahl“, bemerkte Kefer. Das ändere sich erst, wenn die Batterien mittels Strom aus erneuerbaren Energien hergestellt würden.

Tatsächlich stammt der ganz überwiegende Teil der Batterien aus Asien, wobei China die führende Rolle einnimmt. Die Batteriefertigung ist stromintensiv. Der Kohleanteil an der Stromerzeugung ist in China deutlich höher als in Deutschland und den meisten anderen europäischen Ländern. Entsprechend CO2-intensiv ist die Batteriefertigung in China.

„Die einseitige Fokussierung der Politik auf Elektroautos ist unter Gesichtspunkten des Klimaschutzes kontraproduktiv“, sagte Kefer. Ein „komplementäres Miteinander der Technologien“ stelle die einzige Chance dar, im Verkehrssektor die CO2-Ziele für 2030 zu erreichen.

Das Fazit des VDI-Präsidenten ist unmissverständlich. Die Produktion der Batterie „verhagelt die CO2-Bilanz über den gesamten Lebenszyklus eines Fahrzeuges“, sagte Kefer. „Autos mit modernen Verbrennungsmotoren tragen diese Last nicht, ihre Ökobilanz ist daher deutlich besser.“ Die Politik müsse daher noch mehr unternehmen, um eine Batteriefertigung in Deutschland und in anderen europäischen Ländern aufzubauen.

Die Politik hat das Problem grundsätzlich erkannt. Bundeswirtschaftsminister Peter Altmaier (CDU) hat in den vergangenen beiden Jahren den Aufbau einer europäischen Batteriefertigung vehement vorangetrieben und deutlich mehr als eine Milliarde Euro öffentlicher Gelder zur Verfügung gestellt. Mittlerweile haben sich namhafte Unternehmen aus der Automobil- und der Chemiebranche gefunden, die verschiedene Projekte verfolgen. Ehe allerdings eine nennenswerte europäische Batteriezellfertigung entstanden ist, dürften noch Jahre vergehen.

Es fehlen Konzepte fürs Recycling von Batterien

Zusätzlich wird die CO2-Bilanz von Elektroautos belastet, weil es noch keine überzeugenden Konzepte für das Recycling der Batterien gibt. Auch hier sieht der VDI noch erheblichen Handlungsbedarf.

VDI-Experte Ralf Marquard will die Studie nicht als eine Absage an die Elektromobilität missverstanden wissen: „Wir sind nicht gegen Elektroautos. Man darf sich jedoch nicht vor der Erkenntnis drücken, dass die Ökobilanz eines Elektroautos unter den aktuellen Produktionsbedingungen für die Batterie sehr schlecht ausfällt“, sagte er.

Tatsächlich ist der VDI unverdächtig, wenn es um den Vergleich der CO2-Bilanz von E-Autos und Autos mit Verbrennungsmotoren geht. „Ingenieure leisten bei der Weiterentwicklung aller Antriebstechnologien entscheidende Beiträge. Unser Verein ist daher nicht festgelegt. Wir repräsentieren alle Fachrichtungen“, sagte VDI-Präsident Kefer.

Autoren der Studie sind Ingenieure des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT). Das KIT ist eine Forschungsuniversität in der Helmholtz-Gemeinschaft. Das Institut gehört zu den weltweit renommierten Forschungseinrichtungen, insbesondere in ingenieurwissenschaftlichen Fachrichtungen.

Der VDI sticht mit der Studie in ein Wespennest. Denn um die Frage, welche Antriebstechnologie den Vorzug verdient, ist ein Glaubenskrieg entbrannt, der gerade in diesen Tagen mit harten Bandagen geführt wird.

Die Verfechter der E-Mobilität wünschen sich eine möglichst rasche Abkehr vom Verbrennungsmotor. Sie verweisen darauf, dass der Strom seinen Dienst in der Batterie mit besonders hohem Wirkungsgrad versieht, und streichen den Nutzen der Elektroautos fürs Klima heraus. Sie verweisen darauf, dass der Anteil des Stroms aus erneuerbaren Energien in Deutschland kontinuierlich steige, was die Klimabilanz von E-Autos sukzessive verbessere.

Argumente liefern ihnen verschiedene Institutionen, etwa das Öko-Institut. Dort heißt es, schon heute falle die CO2-Bilanz eines E-Autos gegenüber einem Verbrenner positiv aus. „Ersetzt man ein mittleres Dieselfahrzeug mit einer Lebenslaufleistung von 180.000 Kilometern durch ein vergleichbares Elektroauto, so spart man über die gesamte Lebensdauer des Fahrzeugs etwa ein Drittel der Treibhausgasemissionen ein“, heißt es beim Öko-Institut.

Und der Thinktank „Agora Verkehrswende“ kommt zu dem Schluss, E-Autos seien gegenüber Verbrennern „schon heute im Vorteil, mal mehr, mal weniger“. Der Vorsprung werde wachsen, je schneller die Potenziale ausgeschöpft würden, die es im Hinblick auf CO2-Minderung beim Fahrstrom und auch bei der Batterieherstellung gebe.

Verbrennungsmotoren können klimaneutral werden

Die Anhänger des Verbrennungsmotors verweisen auf Schwächen der Elektromobilität wie Reichenweitenprobleme und die immer noch unzureichende Ladeinfrastruktur; sie warnen vor einem übereilten Systemwechsel und wollen dem Verbrennungsmotor neues Leben einhauchen, indem sie ihn mit synthetischen Kraftstoffen befeuern, die auf der Basis von grünem Wasserstoff hergestellt werden und somit klimaneutral sind.

Aus Sicht der E-Mobilitäts-Fans ist der Einsatz dieser auch E-Fuels genannten Kraftstoffe nichts weiter als eine lebensverlängernde Maßnahme für einen Koma-Patienten. Die E-Auto-Fraktion verweist auf den geringen Wirkungsgrad synthetischer Kraftstoffe: Wer Strom aus erneuerbaren Quellen mittels Elektrolyse zunächst in Wasserstoff umwandelt, um daraus in zwei weiteren Verfahrensschritten klimaneutrale synthetische Kraftstoffe zu gewinnen, nimmt hohe Umwandlungsverluste in Kauf. Der direkte Einsatz des Stroms in der Batterie sei wesentlich effizienter.

Aus Sicht der Verbrenner-Befürworter greift dieses Argument zu kurz. Sie verweisen darauf, dass synthetische Kraftstoffe bei der Senkung der CO2-Emissionen im Fahrzeugbestand helfen könnten. Tatsächlich sind in Deutschland etwa 47 Millionen Autos mit Verbrennungsmotor unterwegs. Es dürfte noch viele Jahre dauern, ehe dieser Fahrzeugbestand durch E-Autos ersetzt wird. Für diese Übergangsphase könnten synthetische Kraftstoffe eine wichtige Rolle spielen, heißt es etwa in der Mineralölwirtschaft.

Das sieht man auch beim VDI so: „Synthetische Kraftstoffe, die auf der Basis von grünem Wasserstoff hergestellt werden, können einen wesentlichen Beitrag dazu leisten, die Ökobilanz von Autos mit Verbrennungsmotor noch einmal deutlich zu steigern“, sagte VDI-Experte Marquard.

Ein großer Vorteil der synthetischen Kraftstoffe liege außerdem darin, dass man das bestehende Tankstellennetz weiter nutzen könnte, argumentiert Marquard. „Für die Elektromobilität dagegen muss die Ladeinfrastruktur neu gebaut werden. Das belastet die Ökobilanz zusätzlich“, sagte er. Wie sich der Aufbau der Ladeinfrastruktur auf die CO2-Bilanz eines E-Autos auswirkt, berücksichtigt die VDI-Studie allerdings nicht.

Die Befürworter synthetischer Kraftstoffe wollen auch das Argument der hohen Umwandlungsverluste, die bei der Herstellung der E-Fuels entstehen, nicht gelten lassen. Eine kürzlich vom Beratungsunternehmen Frontier Economics vorgelegte Studie kommt zu dem Ergebnis, dass der Wirkungsgrad von E-Fuels weit höher ist als bislang angenommen.

Fahrzeuge mit Verbrennungsmotor, die mit klimaneutralen Kraftstoffen angetrieben werden, weisen der Studie zufolge eine ähnlich gute Energie-Gesamtbilanz auf wie batteriegetriebene Fahrzeuge. In Auftrag gegeben haben die Studie der Mineralölwirtschaftsverband (MWV), in dem die großen Player der Branche zusammengeschlossen sind, und Uniti, ein Verband der mittelständischen Mineralölwirtschaft.

Ausschlaggebend für das Ergebnis ist der Umstand, dass die Studie die extremen Unterschiede von Wind- oder Solaranlagen je nach Standort mit in die Berechnung einbezieht. Konkret heißt das: Eine Solaranlage an einem durchschnittlichen Standort in Deutschland erzeugt nur rund 40 Prozent der Strommenge pro Jahr, die eine vergleichbare Anlage in Nordafrika produziert. Dieser höhere Stromertrag pro Anlage kann über den Import von Wasserstoff oder synthetischen Kraftstoffen nach Deutschland im Straßenverkehr genutzt werden.

Für Elektrofahrzeuge sei man hingegen weitgehend auf die weniger effiziente Stromerzeugung im Inland angewiesen, argumentieren die Autoren der Studie. Dieser Umstand lasse den Effizienzvorteil des batterieelektrischen Antriebs dahinschmelzen.

Die Studie hat heftige Kritik ausgelöst. Felix Matthes, Forschungskoordinator Energie- und Klimapolitik beim Öko-Institut, bezeichnet sie als „physikalisch-technischen Voodoo“. Es würden die Kilowattstunden Strom unterschiedlich behandelt, Frontier Economics vermische elektrische Leistung und Arbeit, kritisierte er. Mit ihrer sogenannten ganzheitlichen Analyse hätten die Autoren „eine Methode erfunden, die keinerlei physikalisch-technische Konsistenz hat“. Der Bundesverband E-Mobilität (BEM) wirft dem MWV gar vor, „zum Erhalt ihrer Ölleitungen“ sei die Mineralölwirtschaft offenbar auch zur Desinformation bereit.

Gereizte Stimmung zwischen beiden Lagern

Die Reaktion illustriert die gereizte Stimmung zwischen den beiden Lagern. An Brisanz gewinnt der Streit, weil eine wichtige politische Weichenstellung bevorsteht: Das Bundesumweltministerium arbeitet an der Umsetzung der zweiten Renewable Energy Directive der EU-Kommission, kurz RED II genannt. Einen entsprechenden Gesetzentwurf hat das Ministerium kürzlich vorgelegt.

Der Entwurf lässt eine klare Präferenz für batteriegetriebene Fahrzeuge erkennen. So soll etwa der Einsatz von E-Autos bei der Treibhausgasminderungsquote (THG-Quote) so verändert werden, dass Elektromobilität mit dem Faktor vierfach berechnet wird, was die RED II ausdrücklich zulässt. Bisher zählt bei der THG-Quote nur die reale Minderung des Treibhausgasausstoßes. Alternativen zur Elektromobilität – also etwa Brennstoffzellen oder der Einsatz von klimaneutralen Kraftstoffen im Verbrennungsmotor – macht es das Umweltministerium dagegen schwer. Die betroffenen Branchen halten die klare Präferenz des Ministeriums für batteriegetriebene Lösungen für grundfalsch.

Wasserstoff werde in dem Entwurf im Straßenverkehr faktisch ausgeschlossen, kritisiert Werner Diwald, Vorstandsvorsitzender des Deutschen Wasserstoff- und Brennstoffzellen-Verbandes (DWV). Damit erschwere das Ministerium in unnötiger Weise den Einstieg in eine für den Wirtschaftsstandort Deutschland aussichtsreiche Wasserstoffwirtschaft und -industrie, so die Kritik des DWV-Chefs.

Auch die Biokraftstoffbranche fühlt sich ausgebootet. Das Ministerium spiele E-Mobilität und Biokraftstoffe gegeneinander aus, anstatt beide Optionen zu nutzen, kritisiert Elmar Baumann, Geschäftsführer des Verbands der Deutschen Biokraftstoffindustrie (VDB). „Während die exzessive Mehrfachanrechnung von Elektromobilität für den Klimaschutz ohne Wert ist, bremst das Umweltministerium den größten Beitrag zur Treibhausgasminderung im Straßenverkehr – nachhaltige Biokraftstoffe – aus“, kritisierte er.

Damit blockiere das Umweltministerium die Chancen auf mehr Klimaschutz im Verkehr. Dem Klima sei es völlig gleichgültig, welche Bilanztricks das Ministerium anwende, es käme auf die Netto-Treibhausgasminderung an.

Dem Entwurf zufolge soll die THG-Quote bis 2025 eingefroren werden. Nach Überzeugung der Biokraftstoffbranche müsste sie aber im Sinne des Klimaschutzes erhöht werden. Die geplante Mehrfachanrechnung der E-Autos bedeutet, dass bis Mitte des Jahrzehnts sogar mehr Treibhausgase ausgestoßen würden.

Umweltministerin Schulze im Schulterschluss mit VW

Das Umweltministerium will die Kritik nicht gelten lassen. In einem sechsseitigen „Faktencheck“ argumentiert das Haus von Ministerin Svenja Schulze (SPD), Ziel des Gesetzentwurfs sei es, den Anteil fortschrittlicher Biokraftstoffe aus Reststoffen wie Stroh „deutlich“ zu erhöhen, man steigere außerdem den Einsatz von grünem Wasserstoff in Raffinerien und baue die Produktion von flüssigen, strombasierten Kraftstoffen durch eine verpflichtende Quote im Flugverkehr auf. Viele konventionelle Biokraftstoffe leisteten keinen positiven Beitrag zum Klimaschutz.

Rückendeckung bekommt das Umweltministerium beispielsweise vom Volkswagen Konzern, der sich klar auf die Seite der Batterie-Befürworter geschlagen hat. „Mit der batterieelektrischen Mobilität steht für den Pkw-Bereich und für die weit überwiegenden Nutzungsanforderungen auch bei Lkws schon jetzt eine wirksame, effiziente, kostengünstige Technologie zur Verfügung, um die Klimaziele der Zukunft zu erreichen“, heißt es in einer Stellungnahme von Volkswagen zu dem Gesetzentwurf der Umweltministerin.

Der Einsatz von synthetischen Kraftstoffen, die auf Basis von grünem Wasserstoff hergestellt werden, sei dagegen „aufwendig, kostenintensiv, wenig klimaeffizient und mit geringem Wirkungsgrad“. Der grüne Wasserstoff werde vielmehr bei industriellen Prozessen etwa in der Stahl-, der Chemie- oder der Zementindustrie benötigt. Synthetische Kraftstoffe seien allenfalls etwas für den Luft- und Schiffsverkehr, der sich schwerlich elektrifizieren lasse. „Absolute Priorität“ müsse daher der konsequente Hochlauf der Elektromobilität haben, ohne die sämtliche Klimaziele im Verkehrssektor nicht erreicht werden können, resümiert Volkswagen.

Allerdings gibt es in der Autobranche durchaus gegensätzliche Meinungen. Einige Hersteller und Zulieferer dürften die Schlussfolgerungen des VDI zu den Schwächen des Batterieantriebs mit Zustimmung zur Kenntnis nehmen.